CN102871134A - 一种提取膳食纤维的方法 - Google Patents

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本发明涉及一种提取膳食纤维的方法，包括：1）将电解水与含有膳食纤维的原材料混合，加热，冷却后离心；2）取步骤1）离心得到的上清液与有机溶剂混合，待沉淀析出后离心，将沉淀物干燥，得到可溶性膳食纤维；取步骤1）离心得到的沉淀部分洗涤至中性后干燥，得到不溶性膳食纤维。本发明利用电解水提取膳食纤维，操作简捷、成本低，以电解水代替传统方法的NaOH溶液，电解水在提取完成后提取液变为中性，避免了环境污染；提取得到的膳食纤维比传统的碱法产量高，同时制得的膳食纤维产品的纯度也有大幅提升，纤维产品的持水力和膨胀性也更好，适合工业化生产。

Description

一种提取膳食纤维的方法
技术领域
本发明涉及天然产物的提取领域，具体地，涉及一种提取膳食纤维的方法。
背景技术
膳食纤维（Dietary fiber,DF）是不能被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和。按溶解性分为可溶性膳食纤维（SDF）和不溶性膳食纤维（IDF）。SDF主要有寡糖（低聚异麦芽寡糖、菊粉等）、抗性糊精、改性纤维素、合成多糖以及植物胶体等，IDF主要包括纤维素、半纤维素和木质素等。
膳食纤维作为一种功能性食品基料，具有诸多生理功能。在预防人体胃肠道疾病和维护胃肠道健康方面功能突出。早期的流行病学研究显示膳食纤维能够预防结肠癌，一定程度上可以治疗慢性疾病，因而有“肠道清道夫”的美誉。虽然目前膳食纤维的准确作用机理仍然难以确定，但研究表明：膳食纤维含量充足的饮食，无论是在预防还是在治疗糖尿病方面都具有特殊的功效。另外，膳食纤维能够延缓和减少人体对重金属等有害物质的吸收，有减少和预防有害化学物质对人体的毒害作用。
目前，国内商品化的膳食纤维大多是通过传统的碱法来制备，但该方法中反复的浸泡和频繁的热处理过程会明显减少纤维素产品的持水力和膨胀性，而且所排放的碱性工业废液对环境造成严重污染。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种提取膳食纤维的方法。
本发明提供的提取膳食纤维的方法，包括以下步骤：
1）将电解水与含有膳食纤维的原材料混合，加热，冷却后离心；
2）取步骤1）离心得到的上清液与有机溶剂混合，待沉淀析出后离心，将沉淀物干燥，得到可溶性膳食纤维；取步骤1）离心得到的沉淀部分洗涤至中性后干燥，得到不溶性膳食纤维。
其中，所述含有膳食纤维的原材料为麦麸、豆粕、米糠、花生粕或文冠果果壳等。本发明包含但不限于这些原材料，用具有代表性的，生产上可用于膳食纤维提取的材料都可以。
其中，步骤1）中，所述电解水的pH值为2~12。
进一步地，当含有膳食纤维的原材料为豆粕时，电解水的pH值优选2或12。电解水的pH值更优选12。
其中，步骤1）中，含有膳食纤维的原材料与电解水的料液比为：1:20~1:50，优选1:30。
其中，步骤1）中，加热的温度为：25~55℃，优选35℃。
其中，步骤1）中，加热的时间为：1~3h，优选2h。
进一步地，步骤1）中，加热在水浴锅中进行，转速为50rpm。
其中，步骤2）中，上清液与其3~5倍体积的有机溶剂混合，优选4倍体积的有机溶剂。
其中，步骤2）中，所述有机溶剂为：体积百分比为78%~100%的乙醇，优选95%的乙醇。
其中，步骤2）中，沉淀部分是用蒸馏水进行洗涤。
本发明所述的提取膳食纤维的方法，在上述步骤1）前，还包括将含有膳食纤维的原材料进行粉碎后过筛，干燥，浸泡和离心。这样操作可以：除去一些醇溶性的杂质（醇溶性蛋白，还有少量多糖，去除量不大），提高膳食纤维纯度。
其中，将含有膳食纤维的原材料粉碎后过60~100目筛，优选80目。
其中，将含有膳食纤维的原材料干燥后用有机溶剂浸泡。
进一步地，所述浸泡所用的有机溶剂为：体积百分比为78%~100%的乙醇，优选95%的乙醇。
其中，将含有膳食纤维的原材料干燥后浸泡5~20分钟，优选15分钟。
其中，含有膳食纤维的原材料与浸泡它的有机溶剂的料液比为1:10~1:20，优选1:12~1:18，更优选1:15。
本发明提供了一种膳食纤维，是用上述方法提取得到的。
其中，所述膳食纤维包括：可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维。
本发明利用电解水提取膳食纤维，操作简捷、成本低，以电解水代替传统方法的NaOH溶液，电解水在提取完成后提取液变为中性，避免了环境污染。提取得到的膳食纤维比传统的碱法产量提高了15%以上，同时，制得的膳食纤维产品的纯度也有大幅提升（提高25%），纤维产品的持水力和膨胀性也更好，适合工业化生产。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
所述中性，即pH值为7.0。本发明所述的料液比指g:mL，乙醇的浓度均为体积比。
所采用的含有膳食纤维的原料豆粕、米糠、花生粕购买于广州华真农副产品商贸有限公司，文冠果果壳来自于内蒙古赤峰市翁牛特旗文冠果种植基地；麦麸来自于北京信丰源饲料经销部。制备电解水所用的是实验室去离子水。所采用的电解水由赛爱CE-7001型电解水生成器制备得到，该生产器购买于广州赛爱电解水生成器有限公司。
实施例中产品纯度的测定方法来自于GB/T 5009.88-2008。
实施例1
（1）将豆粕粉碎后过80目筛后置于干燥器（240mm-玻璃干燥器）中备用。
（2）称取步骤（1）中的豆粕粉1.00g于100mL烧杯中，向其中加入15mL 95%乙醇，混匀后静置15min，离心（10min），弃上清液。
（3）用赛爱CE-7001型电解水生成器制备pH值为2的酸性电解水30mL。
（4）将步骤（3）中的所制备的电解水与步骤（2）中的沉淀混匀，并在震荡水浴锅中（转速50rpm，温度35℃）加热2h，之后冷却离心（10min）。
（5）将步骤（4）中离心后所得上清液与4倍体积的95%乙醇混合，待沉淀析出完全后，离心（10min），再沉淀干燥（置于65℃恒温干燥箱中干燥至恒重），得黄豆SDF，其含量为12.5g/100g；将步骤（4）中的沉淀用蒸馏水洗涤至中性，离心（转速50rpm，离心10min）干燥（置于65℃恒温干燥箱中干燥至恒重）得黄豆IDF，其含量为58.6g/100g，总膳食纤维纯度为71.5%。
实施例2
（1）将豆粕粉碎后过80目筛后置于干燥器中备用。
（2）称取步骤（1）中的豆粕粉1.00g于100mL烧杯中，向其中加入15mL 95%乙醇，混匀后静置15min，离心，弃上清液。
（3）用赛爱CE-7001型电解水生成器制备pH值为12的碱性电解水30mL。
（4）将步骤（3）中的所制备的电解水与步骤（2）中的沉淀混匀，并在震荡水浴锅中（转速50rpm，温度35℃）加热2h，之后冷却离心。
（5）将步骤（4）中离心后所得上清液与4倍体积的95%乙醇混合，待沉淀析出完全后，离心，再沉淀干燥，得黄豆SDF，其含量为14.8g/100g；将步骤（4）中的沉淀用蒸馏水洗涤至中性，离心干燥得黄豆IDF，其含量为53.7g/100g，总膳食纤维（DF）纯度为74.1%。
实施例3
（1）将豆粕粉碎后过80目筛后置于干燥器中备用。
（2）称取步骤（1）中的豆粕粉1.00g于100mL烧杯中，向其中加入15mL 95%乙醇，混匀后静置15min，离心，弃上清液。
（3）用赛爱CE-7001型电解水生成器制备pH值为4的弱酸性电解水30mL。
（4）将步骤（3）中的所制备的电解水与步骤（2）中的沉淀混匀，并在震荡水浴锅中（转速50rpm，温度35℃）加热2h，之后冷却离心。
（5）将步骤（4）中离心后所得上清液与4倍体积的95%乙醇混合，待沉淀析出完全后，离心，再沉淀干燥，得黄豆SDF，其含量为5.6g/100g；将步骤（4）中的沉淀用蒸馏水洗涤至中性，离心干燥得黄豆IDF，其含量为62.7g/100g，总膳食纤维纯度为47.6%。
实施例4
（1）将豆粕粉碎后过80目筛后置于干燥器中备用。
（2）称取步骤（1）中的豆粕粉1.00g于100mL烧杯中，向其中加入15mL 95%乙醇，混匀后静置15min，离心，弃上清液。
（3）用赛爱CE-7001型电解水生成器制备pH值为10的碱性电解水30mL。
（4）将步骤（3）中的所制备的电解水与步骤（2）中的沉淀混匀，并在震荡水浴锅中（转速50rpm，温度35℃）加热2h，之后冷却离心。
（5）将步骤（4）中离心后所得上清液与4倍体积的95%乙醇混合，待沉淀析出完全后，离心，再沉淀干燥，得黄豆SDF，其含量为7.0g/100g；将步骤（4）中的沉淀用蒸馏水洗涤至中性，离心干燥得黄豆IDF，其含量为61g/100g，总膳食纤维纯度为55.6%。
实施例5
（1）将米糠粉碎后过80目筛后置于干燥器中备用。
（2）称取步骤（1）中的豆粕粉1.00g于100mL烧杯中，向其中加入15mL 95%乙醇，混匀后静置15min，离心，弃上清液。
（3）用赛爱CE-7001型电解水生成器制备pH值为12的强碱性电解水30mL。
（4）将步骤（3）中的所制备的电解水与步骤（2）中的沉淀混匀，并在震荡水浴锅中（转速50rpm，温度35℃）加热2h，之后冷却离心。
（5）将步骤（4）中离心后所得上清液与4倍体积的95%乙醇混合，待沉淀析出完全后，离心，再沉淀干燥，得小米SDF，其含量为5.4g/100g；将步骤（4）中的沉淀用蒸馏水洗涤至中性，离心干燥得小米IDF，其含量为63.2g/100g，总膳食纤维纯度为61.7%。
实施例6
（1）将花生粕粉碎后过80目筛后置于干燥器中备用。
（2）称取步骤（1）中的花生粕粉1.00g于100mL烧杯中，向其中加入15mL 95%乙醇，混匀后静置15min，离心，弃上清液。
（3）用赛爱CE-7001型电解水生成器制备pH值为12的强碱性电解水30mL。
（4）将步骤（3）中的所制备的电解水与步骤（2）中的沉淀混匀，并在震荡水浴锅中（转速50rpm，温度35℃）加热2h，之后冷却离心。
（5）将步骤（4）中离心后所得上清液与4倍体积的95%乙醇混合，待沉淀析出完全后，离心，再沉淀干燥，得花生SDF，其含量为13.9g/100g；将步骤（4）中的沉淀用蒸馏水洗涤至中性，离心干燥得花生IDF，其含量为48.4g/100g，总膳食纤维纯度为87.2%。
实施例7
（1）将文冠果果壳粉碎后过80目筛后置于干燥器中备用。
（2）称取步骤（1）中的果壳粉1.00g于100mL烧杯中，向其中加入15mL 95%乙醇，混匀后静置15min，离心，弃上清液。
（3）用赛爱CE-7001型电解水生成器制备pH值为12的强碱性电解水30mL。
（4）将步骤（3）中的所制备的电解水与步骤（2）中的沉淀混匀，并在震荡水浴锅中（转速50rpm，温度35℃）加热2h，之后冷却离心。
（5）将步骤（4）中离心后所得上清液与4倍体积的95%乙醇混合，待沉淀析出完全后，离心，再沉淀干燥，得文冠果SDF，其含量为7.5g/100g；将步骤（4）中的沉淀用蒸馏水洗涤至中性，离心干燥得文冠果IDF，其含量为30.2g/100g（文冠果果壳中本身膳食纤维的含量就没有其他几种原料高），总膳食纤维纯度为84.8%。
实施例8
（1）将麦麸粉碎后过60目筛后置于干燥器中备用。
（2）称取步骤（1）中的麦麸粉1.00g于100mL烧杯中，向其中加入12mL 78%乙醇，混匀后静置20min，离心，弃上清液。
（3）用赛爱CE-7001型电解水生成器制备pH值为8的碱性电解水50mL。
（4）将步骤（3）中的所制备的电解水与步骤（2）中的沉淀混匀，并在震荡水浴锅中（转速50rpm，温度55℃）加热3h，之后冷却离心。
（5）将步骤（4）中离心后所得上清液与5倍体积的78%乙醇混合，待沉淀析出完全后，离心，再沉淀干燥，得麦麸SDF，其含量为5.2g/100g；将步骤（4）中的沉淀用蒸馏水洗涤至中性，离心干燥得麦麸IDF，其含量为40.15g/100g（米糠本身的膳食纤维含量较低），总膳食纤维纯度为50.75%。
实施例9
（1）将豆粕粉碎后过100目筛后置于干燥器中备用。
（2）称取步骤（1）中的豆粕粉1.00g于100mL烧杯中，向其中加入18mL 100%乙醇，混匀后静置5min，离心，弃上清液。
（3）用赛爱CE-7001型电解水生成器制备pH值为12的碱性电解水20mL。
（4）将步骤（3）中的所制备的电解水与步骤（2）中的沉淀混匀，并在震荡水浴锅中（转速50rpm，温度25℃）加热1h，之后冷却离心。
（5）将步骤（4）中离心后所得上清液与3倍体积的100%乙醇混合，待沉淀析出完全后，离心，再沉淀干燥，得黄豆SDF，其含量为13.5g/100g；将步骤（4）中的沉淀用蒸馏水洗涤至中性，离心干燥得黄豆IDF，其含量为52.1g/100g，总膳食纤维纯度为70.6%。
注：本方法均在该实验基础上重复操作3次。
对比例
（1）将豆粕粉碎后过80目筛，置于干燥器中备用。
（2）称取步骤（1）中的豆粕粉1.00g于100mL烧杯中，向其中加入15mL乙醇，混匀后静置15min，离心，弃上清液。
（3）配置浓度为10%（质量比）的NaOH 30mL，pH值为12与步骤（2）中的豆粕粉沉淀混合，并置于震荡水浴锅（转速50rpm，温度35℃）加热2h，之后冷却离心。
（4）将步骤（3）中离心后所得上清液用4倍体积的95%乙醇混合，待沉淀析出完全后，离心，将沉淀干燥后得到黄豆SDF1，其含量为10.8g/100g；将步骤（3）中的沉淀物质用蒸馏水洗涤至中性后，离心干燥，得黄豆IDF1，其含量为42.7g/100g，总膳食纤维纯度为48.6%。
（5）将步骤（4）、中所得的SDF1和IDF1，实施例2中的SDF和IDF混合均匀，在25℃条件下测定并比较其理化性质，见表1。
（6）比较两种处理所得总膳食纤维得率以及产品纯度，见表2。
（7）用传统碱法所制得的总膳食纤维的量为53.5g/100g，而用电解水提取的总膳食纤维量为68.5g/100g。
表1
  DF   电解水处理   10%NaOH处理   蒸馏水对照处理
  持水力g/g   3.732   2.790   1.355
  溶胀性mL/g   4.8   4.2   2.5
注：本实验蒸馏水处理为空白对照，每种处理都在原基础上重复操作3次。
表2
  电解水处理   10%NaOH处理   蒸馏水对照处理
  SDF得率%   14.8   10.8   7.00
  IDF得率%   53.7   42.7   55.1
  DF纯度%   74.1   48.6   34.9
由上述结果可知，与传统的碱法相比，本发明提供的方法不仅能够大大提高膳食纤维的提取率，还能够提高膳食纤维产品的纯度。同时，制得的膳食纤维持水力和溶胀性都有较大的改善。且省去了NaOH的用量，降低了生产成本，避免了环境碱液污染。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作出一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种提取膳食纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将电解水与含有膳食纤维的原材料混合，加热，冷却后离心；
2）取步骤1）离心得到的上清液与有机溶剂混合，待沉淀析出后离心，将沉淀物干燥，得到可溶性膳食纤维；取步骤1）离心得到的沉淀部分洗涤至中性后干燥，得到不溶性膳食纤维。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有膳食纤维的原材料为：麦麸、豆粕、米糠、花生粕或文冠果果壳。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电解水的pH值为2~12。
4.根据权利要求1~3任意一项所述的方法，其特征在于，步骤1）中，含有膳食纤维的原材料与电解水的料液比为：1:20~1:50。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的方法，其特征在于，步骤1）中，加热的温度为25~55℃，加热的时间为1~3h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）中，上清液与其3~5倍体积的有机溶剂混合，所述有机溶剂为78%~100%的乙醇。
7.根据权利要求1~6任意一项所述的方法，其特征在于，在骤1）前，还包括：将含有膳食纤维的原材料进行粉碎后过筛，干燥，浸泡和离心。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将含有膳食纤维的原材料粉碎后过60~100目筛，干燥后用有机溶剂浸泡，所述有机溶剂为78%~100%的乙醇。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将含有膳食纤维的原材料干燥后浸泡5~20分钟，含有膳食纤维的原材料与浸泡它的有机溶剂的料液比为1:10~1:20。
10.权利要求1~9任意一项所述方法提取得到的可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维。
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